Apa itu algoritma konsensus dalam blockchain?

Blockchain adalah salah satu inovasi teknologi paling signifikan dalam dua dekade terakhir. Jaringan Blockchain adalah Jenis buku besar data terdistribusi yang tidak dapat diubah, hanya dapat ditambahkan, dan dilindungi oleh mekanisme kriptografi. Blockchain memungkinkan Jaringan Partisipan untuk menyimpan dan memperbarui catatan tanpa bergantung pada otoritas Terpusat, sambil menjaga integritas data dan Resistansi terhadap perusakan.

Untuk mencapai properti ini, Jaringan harus terus-menerus menyetujui versi tunggal yang valid dari buku besar Transaksi. Kesepakatan bersama ini dikenal sebagai konsensus, dan mempertahankannya sangat penting bagi keandalan dan Keamanan sistem Blockchain apa pun.

Dalam artikel ini, kami membahas apa itu algoritma konsensus, bagaimana fungsinya sebagai bagian dari proses Blockchain yang lebih luas, bagaimana Jaringan Terdesentralisasi mencapai konsensus, dan algoritma konsensus Populer apa yang Saat Ini diterapkan dalam industri.

Poin Penting:

• Algoritma konsensus sangat penting untuk Jaringan Blockchain. Algoritma ini memastikan Semua Node menyetujui satu keadaan buku besar yang kebal gangguan, menyelesaikan konflik, dan mencegah masalah seperti Pengeluaran ganda, sehingga menjaga kepercayaan dan integritas dalam sistem yang Terdesentralisasi.

• Algoritma konsensus adalah mekanisme yang memastikan Semua Node dalam Jaringan Blockchain menyetujui keadaan Buku Besar Terdistribusi.

• Di antara algoritma konsensus yang paling umum Digunakan adalah proof of work, proof of Stake, delegated proof of Stake, practical Byzantine fault tolerance, dan proof of authority.

Apa itu algoritma konsensus?

Jaringan Blockchain adalah sistem Terdesentralisasi di mana banyak Node memelihara buku besar Transaksi bersama. Setiap Node adalah komputer (terhubung ke Jaringan) yang menyimpan setidaknya Salinan sebagian dari buku besar, dan Berpartisipasi dalam memvalidasi dan meneruskan data Transaksi. Transaksi dikelompokkan ke dalam blok, dan setiap blok baru merujuk pada blok sebelumnya, membentuk rantai kronologis. Setelah ditambahkan ke rantai, data dalam blok tidak dapat diubah tanpa memengaruhi setiap blok Selanjutnya, yang membuat buku besar tahan rusak dan tidak dapat diubah.

Agar sistem ini beroperasi dengan andal, Semua Node yang Berpartisipasi harus menyetujui status buku besar Saat Ini. Karena Node beroperasi secara independen dan dapat Menerima data pada Waktu yang berbeda, mereka memerlukan mekanisme untuk menyelesaikan konflik dan memastikan bahwa setiap Node yang jujur melihat dan Menerima versi buku besar yang sama. Di sinilah algoritma konsensus menjadi penting.

Algoritma konsensus adalah proses yang Digunakan untuk mencapai kesepakatan di antara Node tentang Transaksi mana yang valid, dan blok mana yang harus ditambahkan ke buku besar Selanjutnya. Perannya adalah untuk memastikan bahwa Semua Partisipan yang jujur berkumpul pada versi Blockchain tunggal yang otoritatif, bahkan di hadapan penundaan, kesalahan, atau aktor jahat. Tanpa Mekanisme Konsensus yang efektif, bagian Jaringan yang berbeda dapat tidak setuju pada urutan atau konten Transaksi, yang mengarah pada masalah seperti Pengeluaran ganda, inkonsistensi data, dan hilangnya kepercayaan pada integritas sistem.

Proses konsensus bukan sekadar aturan mayoritas, dan harus memperhitungkan kemungkinan Node yang tidak jujur atau tidak berfungsi — yang berarti sistem harus tangguh terhadap manipulasi, dan tahan terhadap perubahan serta versi rantai yang bertentangan. Desain algoritma konsensus secara langsung memengaruhi Keamanan, Performa, dan tingkat desentralisasi Blockchain. Ini adalah salah satu komponen paling mendasar dari arsitektur Blockchain, dan merupakan prasyarat untuk memastikan bahwa Jaringan beroperasi sebagai sistem yang andal dan terpadu.

Cara kerja algoritma konsensus

Algoritma konsensus Blockchain bergantung pada dua proses yang saling berhubungan yang memastikan Semua Partisipan menyetujui satu versi Jaringan terdistribusi. Proses pertama berkaitan dengan cara Transaksi dikumpulkan, dan satu atau lebih Node mendapatkan hak untuk mengusulkan blok baru yang berisi Transaksi tersebut, sementara proses kedua berkaitan dengan cara blok yang diusulkan dibagikan di seluruh Jaringan dan diverifikasi oleh Node lain sebelum ditambahkan secara permanen ke buku besar.

Di Blockchain, Pengguna terus-menerus memulai Transaksi dengan mengirimkannya ke Jaringan. Transaksi ini disiarkan ke Semua Node, dan dikumpulkan serta disimpan sementara dalam kumpulan Transaksi yang belum dikonfirmasi. Alih-alih Segera menambahkan setiap Transaksi ke buku besar, Jaringan mengelompokkan sekumpulan Transaksi menjadi sebuah blok. Setiap blok berisi kumpulan Transaksi, beserta metadata seperti referensi ke blok Sebelumnya, Cap Waktu, dan data spesifik protokol lainnya. Struktur ini membentuk rantai berkelanjutan, karena setiap blok baru merujuk pada pendahulunya, memastikan urutan kronologis dan mencegah gangguan.

Namun, Node tidak dapat menambahkan blok ke Blockchain sesuka hati. Jaringan harus menentukan Node mana yang memiliki kewenangan untuk mengusulkan blok Selanjutnya. Penugasan ini, yang mewakili proses kunci pertama dalam algoritma konsensus, bervariasi di seluruh Blockchain. Beberapa sistem mengandalkan proses kompetitif, di mana Node berlomba untuk memecahkan teka-teki kriptografi atau menunjukkan bentuk Stake atau otoritas untuk memenangkan hak mengusulkan blok Selanjutnya. Sistem lain menggunakan mekanisme pemilihan atau rotasi. Terlepas dari metodenya, proses pemilihan dirancang untuk mengontrol proposal blok sehingga blok yang bertentangan diminimalkan, dan Jaringan dapat mencapai Progres secara teratur.

Node atau (Node) yang memenangkan hak untuk menambahkan blok Selanjutnya ke buku besar menyiarkan blok yang diusulkan ke Node lain untuk ditinjau. Propagasi blok yang divalidasi awal ini ke seluruh jaringan untuk konfirmasi akhir adalah tahap kunci kedua dari algoritma konsensus.

Langkah selanjutnya

Setelah menerima blok yang diusulkan, node di seluruh jaringan memulai proses verifikasi. Proses ini terdiri dari beberapa pemeriksaan untuk memastikan blok tersebut mematuhi aturan protokol blockchain. Node pertama-tama memverifikasi bahwa blok yang diusulkan merujuk dengan benar pada blok sebelumnya dalam rantai, menjaga integritas sekuensial buku besar. Mereka kemudian memvalidasi setiap transaksi yang termasuk dalam blok, mengonfirmasi bahwa tanda tangan digital valid dan bahwa input transaksi belum menjadi pengeluaran di blok atau transaksi sebelumnya. Hal ini mencegah pengeluaran ganda dan menjaga konsistensi buku besar.

Verifikasi juga melibatkan pemeriksaan bahwa semua transaksi mematuhi aturan protokol, seperti batas ukuran transaksi, format, dan persyaratan biaya. Node memeriksa metadata blok yang diusulkan, termasuk cap waktu, untuk memastikan blok tidak dibentuk di luar jendela waktu yang diizinkan. Selain itu, node memverifikasi bukti atau tanda tangan kriptografi apa pun yang menunjukkan kelayakan atau otoritas pengusul untuk mengirim blok (sebagaimana ditentukan oleh mekanisme konsensus yang digunakan).

Jika salah satu langkah verifikasi gagal, Node akan menolak blok yang diusulkan. Penolakan berarti blok tersebut tidak ditambahkan ke Blockchain, dan dibuang oleh Semua Node yang jujur. Penolakan ini melindungi Jaringan dari data yang tidak valid dan potensi serangan. Jaringan akan terus mengandalkan blok terakhir yang diterima sementara proses pengusulan blok valid Selanjutnya diulang.

Jika blok yang diusulkan melewati Semua pemeriksaan verifikasi, konsensus pun tercapai. Semua Node yang jujur menerima blok tersebut, dan menambahkannya secara permanen ke Salinan lokal Blockchain mereka. Kesepakatan bersama ini memastikan bahwa Blockchain tetap menjadi satu catatan yang konsisten di Semua Node. Setelah blok ditambahkan, Node akan Lanjutkan ke pengumpulan Transaksi baru dan mempersiapkan siklus usulan blok Selanjutnya.

Pendekatan dua langkah ini — yaitu, pembentukan blok yang diusulkan oleh Node yang bertanggung jawab dan validasi lebih lanjut atas blok tersebut oleh Jaringan yang lebih luas — mewakili seluruh proses konsensus Blockchain. Meskipun mekanisme spesifik untuk pemilihan dan verifikasi berbeda di antara algoritma konsensus, kerangka kerja umum ini memastikan bahwa Jaringan beroperasi secara andal tanpa kontrol Terpusat. Ini menjaga dari kesalahan, perilaku berbahaya, dan inkonsistensi yang dapat merusak kepercayaan pada sistem blockchain.

Pergeseran modular

Dalam beberapa tahun terakhir, desain blockchain modular menjadi semakin populer. Blockchain modular, tidak seperti versi monolitik tradisionalnya, membagi lapisan operasional utamanya menjadi komponen-komponen yang berbeda. Seringkali, lapisan konsensus diproses dalam lingkungan yang berbeda dari lapisan penyelesaian dan ketersediaan data (DA). Modularitas tersebut membantu mencapai fungsionalitas keseluruhan yang lebih efisien, lebih cepat, dan/atau lebih murah. 

Skalabilitas yang ditingkatkan juga telah dicapai dalam sistem konsensus melalui penggunaan Proof of History (PoH). PoH adalah metode kriptografi yang menciptakan catatan acara yang dapat diverifikasi dan dicap waktu untuk membuktikan urutan transaksi yang tepat tanpa memerlukan node untuk saling berkomunikasi.

Peningkatan terbaru dalam fitur keamanan dan privasi juga telah dicapai melalui penggunaan teknologi zero knowledge (ZK). Peningkatan konsensus ZK Leverage protokol validasi yang Gunakan bukti matematis untuk memverifikasi bahwa sekumpulan Transaksi sudah benar tanpa mengungkapkan data Dasar atau mewajibkan Node untuk Memproses ulang.

Jenis algoritma konsensus dalam Blockchain

Seperti yang dijelaskan di atas, setiap algoritma konsensus melakukan dua fungsi utama: pertama, memilih Node atau kelompok Node yang bertanggung jawab untuk mengusulkan blok Selanjutnya; dan kedua, memvalidasi blok yang diusulkan di seluruh Jaringan yang lebih luas. 

Bagian kedua dari proses ini (validasi di seluruh Jaringan) biasanya cukup mirip di sebagian besar Blockchain dan melibatkan berbagai pemeriksaan, seperti memverifikasi tanda tangan Transaksi, memastikan tautan blok yang benar, dan memeriksa Pengeluaran ganda. Namun, bagian pertama dapat berbeda secara dramatis, tergantung pada algoritma konsensus yang Digunakan. Perbedaan ini berdampak besar pada desentralisasi Jaringan, penggunaan energi, Performa, dan kerentanan terhadap serangan.

Selain itu, peningkatan pada algoritma konsensus, seperti bukti PoH dan ZK, telah diimplementasikan oleh beberapa platform untuk mencapai Skalabilitas atau Keamanan yang superior. Misalnya, Solana (SOL) memiliki Fitur mekanisme Memproses PoH dalam protokol konsensus Proof of Stake (PoS) intinya, sebuah desain yang memungkinkan Blockchain mencapai beberapa kapasitas throughput Tinggi di industri ini.

Di bawah ini adalah lima algoritma konsensus paling umum yang digunakan di jaringan blockchain saat ini. Meskipun ada banyak algoritma konsensus lain yang digunakan, kelima algoritma ini dimanfaatkan oleh sebagian besar jaringan paling populer di industri blockchain.

Proof of Work (PoW)

Proof of work (PoW) adalah salah satu dari dua algoritma konsensus paling populer, yang diperkenalkan bersama Bitcoin (BTC), blockchain pertama yang layak, diluncurkan pada tahun 2009. Dalam algoritma konsensus PoW, penambang (node khusus) bersaing untuk memecahkan teka-teki matematika yang kompleks. Memecahkan teka-teki tersebut membutuhkan upaya komputasi yang signifikan, itulah sebabnya ia disebut sebagai "kerja." Penambang pertama yang memecahkannya memiliki hak untuk mengusulkan blok selanjutnya dan mendapatkan hadiah, biasanya dalam bentuk koin baru dan biaya transaksi.

PoW secara luas dianggap sangat aman karena penyerang perlu mengendalikan sebagian besar daya komputasi Jaringan untuk memanipulasi rantai tersebut. Pada awal tahun 2026, total pengeluaran komputasi Bitcoin, yang dikenal sebagai hashrate, telah mencapai rekor Tinggi, rata-rata lebih dari 1 zetahash per detik (1 ZH/s). Hal ini secara signifikan Meningkat biaya ekonomi untuk melakukan serangan terhadap Jaringan tersebut. 

Namun, Keamanan ini harus dibayar dengan konsumsi energi yang Tinggi yang terlibat dalam proses PoW, yang bertentangan dengan fokus global yang Meningkat pada standar keberlanjutan — alasan utama mengapa banyak Proyek Blockchain baru tidak lagi mengadopsi PoW. Selain Bitcoin, PoW juga Digunakan oleh Litecoin (LTC) dan Dogecoin (DOGE), antara lain.

Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake (PoS) adalah metode konsensus lain yang banyak Digunakan bersama PoW. Daripada menggunakan daya komputasi untuk bersaing mendapatkan hak proposal blok, PoS memilih validator blok berdasarkan seberapa banyak Token yang mereka "Stake" atau kunci di Jaringan. Semakin banyak Token yang di-Stake, semakin Tinggi peluang untuk dipilih mengusulkan blok Selanjutnya.

Tidak seperti PoW, PoS jauh lebih hemat energi dan sering kali memungkinkan Memproses transaksi yang lebih cepat. PoS menjadi sangat Populer dengan peluncuran chain seperti Cardano (ADA) dan Polkadot (DOT), dan mendapatkan ketenaran lebih lanjut ketika Ethereum (ETH) bertransisi dari PoW ke PoS pada tahun 2022. Setiap Jaringan biasanya memiliki varian PoS-nya sendiri, dengan sedikit penyesuaian pada kriteria pemilihan.

Meskipun hemat energi dan memiliki Performa yang lebih baik dibandingkan dengan PoW, PoS memiliki kerentanannya sendiri: algoritme konsensus ini berpotensi menyebabkan perebutan Jaringan oleh sejumlah kecil Node validator dengan Stake Token yang signifikan. Masalah ini mungkin tidak terlalu terlihat pada chain yang sangat Terdesentralisasi seperti Ethereum, tetapi bisa menjadi risiko nyata ketika desentralisasi — yang diukur dengan jumlah validator Aktif di Jaringan — terbatas.

Dalam beberapa tahun terakhir, protokol restaking seperti EigenLayer (EIGEN) telah muncul sebagai inovasi signifikan dalam dunia ekosistem PoS. Restaking memungkinkan Stake yang terkunci di satu chain — biasanya Jaringan besar dan kaya sumber daya seperti Ethereum — untuk Digunakan kembali secara bersamaan untuk mengamankan Mekanisme Konsensus di Jaringan atau layanan Blockchain lain, seperti jembatan dan oracle.

Delegated proof of stake (DPoS)

Delegated proof of stake (DPoS) adalah varian representatif yang lebih demokratis dari PoS standar. Dalam DPoS, Pemegang Token, termasuk Pengguna biasa, mendelegasikan Stake mereka ke sekelompok Node validator tepercaya. Validator yang menarik lebih banyak Stake yang didelegasikan kepada mereka memiliki peluang lebih Tinggi untuk menerima hak untuk mengusulkan blok Selanjutnya. Pada dasarnya, kelompok Node validator yang lebih kecil ini bergiliran mengusulkan dan memvalidasi blok transaksi atas nama komunitas yang lebih luas.

Model ini memungkinkan konsensus yang lebih cepat dan Skalabilitas yang lebih besar, karena lebih sedikit Node yang terlibat dalam mengusulkan blok pada Waktu tertentu. Hal ini juga mendorong keterlibatan Pengguna, karena bahkan Pemegang Token kecil dapat memengaruhi hasil konsensus melalui delegasi. Namun, para kritikus berpendapat bahwa hal itu dapat mengurangi desentralisasi karena memusatkan kekuasaan pada segelintir delegasi. Contoh Jaringan yang menggunakan DPoS adalah EOS (EOS) dan TRON (TRX).

Practical Byzantine fault tolerance (PBFT)

Practical Byzantine fault tolerance (PBFT) awalnya dikembangkan untuk sistem komputasi terdistribusi pada tahun 1990-an dan kemudian diadaptasi untuk Digunakan dalam teknologi Blockchain. Ini dirancang untuk bekerja secara efisien dalam Jaringan komputer yang Terdesentralisasi dengan jumlah validator yang diketahui terbatas (biasanya Blockchain Privat). Dalam PBFT, Node mencapai konsensus melalui serangkaian Putaran yang melibatkan pengusulan blok, pemungutan suara di atasnya, dan mencapai kesepakatan akhir, selama ⅔ Node setuju.

PBFT menawarkan finalitas transaksi yang cepat dan throughput yang Tinggi, menjadikannya menarik untuk kasus penggunaan perusahaan. Namun, itu tidak berskala dengan baik untuk ribuan Node, yang membatasi penggunaannya dalam Jaringan terbuka yang Terdesentralisasi. Model yang terinspirasi dari PBFT digunakan di blockchain seperti Hyperledger Fabric dan Tendermint, di mana yang terakhir mendukung ekosistem Cosmos (ATOM).

Proof of Authority (PoA)

Proof of Authority (PoA) adalah algoritma konsensus di mana pengusul blok adalah entitas yang telah disetujui sebelumnya dan teridentifikasi, sering kali berupa perusahaan atau individu dengan reputasi yang kuat. Daripada bersaing melalui daya komputasi atau token yang di-stake, validator dipilih berdasarkan identitas dan keterpercayaan mereka.

PoA biasanya digunakan dalam blockchain berizin di mana kecepatan, efisiensi, dan kepercayaan berbasis identitas lebih penting daripada desentralisasi. Ini memungkinkan finalitas yang cepat dan throughput transaksi yang tinggi, tetapi sering dikritik karena terlalu terpusat. Jaringan seperti VeChain (VET) dan berbagai rantai perusahaan berizin telah mengimplementasikan konsensus PoA.

Trilema Blockchain

Sejak kelahirannya, industri blockchain telah berjuang dengan apa yang disebut Trilema Blockchain. Istilah ini mengacu pada fakta bahwa dari tiga indikator penting — desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas — blockchain hanya dapat meningkatkan satu atau dua, seringkali dengan mengorbankan yang ketiga. Belum ada algoritma konsensus tradisional yang mampu meningkatkan semua ketiganya secara bersamaan.

Hal ini telah memicu penelitian dan inovasi yang signifikan di ruang blockchain untuk mengembangkan solusi yang mengatasi ketiga komponen trilema tersebut seefektif mungkin. Berbagai alternatif berkelanjutan, teknologi khusus, dan peningkatan konsensus telah diperkenalkan dalam upaya untuk mengatasi trilema tersebut.

Alternatif berkelanjutan dan pendekatan khusus

Proof of space (PoSpace) dan Proof of spacetime (PoSt) dirancang sebagai alternatif yang "hijau" dan egaliter untuk pendekatan PoW yang menguras sumber daya.

Dalam PoSpace, sebuah validator jaringan membuktikan bahwa mereka telah mengalokasikan jumlah kapasitas hard drive yang tidak digunakan secara spesifik — alih-alih kekuatan komputasi mentah — ke jaringan untuk memproses transaksi. Meskipun PoSpace membutuhkan kapasitas penyimpanan yang signifikan, pengeluaran komputasinya ringan — setidaknya jika dibandingkan dengan PoW. 

PoSt melangkah lebih jauh, membutuhkan bukti bahwa ruang yang dialokasikan oleh calon validator tetap didedikasikan untuk tugas tersebut dan tidak berubah selama periode yang berkelanjutan. Pendekatan ini bertujuan untuk mempromosikan desentralisasi yang tinggi, karena hard drive lebih mudah diakses dan didistribusikan secara luas daripada chip penambangan khusus.

Dua jaringan inovatif telah aktif dalam penerapan solusi berdasarkan PoSpace dan PoST. Chia (XCH) memelopori pendekatan ini untuk meningkat secara eksponensial desentralisasinya sambil menekan biaya energi. Sementara itu, Filecoin (FIL) telah digunakan untuk mengamankan pasar penyimpanan terdesentralisasi fungsional. Namun, terlepas dari janji teoretis dari platform ini, adopsi arus utama tetap terbatas.

Peningkatan konsensus modern

Seperti dicatat di bagian sebelumnya, bukti PoH dan ZK telah menjadi salah satu teknologi paling populer yang diperkenalkan dalam beberapa tahun terakhir untuk mengatasi keterbatasan algoritma konsensus tradisional. Sebagai contoh, dengan mengimplementasikan PoH di dalam model konsensusnya yang sebagian besar berbasis PoS, Solana telah mencapai throughput maksimum 65.000 transaksi per detik (TPS). Meskipun jaringan Lapisan 2 yang sangat berskalabilitas dengan kapasitas TPS yang serupa atau bahkan lebih cepat telah bermunculan selama beberapa tahun terakhir, platform ini mengalihkan sebagian pekerjaan memproses ke lingkungan off-chain, mengorbankan keamanan sampai tingkat tertentu. Melihat secara khusus pada chain Lapisan 1, Solana masih menonjol sebagai jaringan yang paling berskalabilitas, setidaknya di antara alternatif populer.

Meskipun PoH sebagian besar berkaitan dengan perolehan skalabilitas, bukti ZK bersinar dalam peningkatan keamanan, khususnya untuk chain Lapisan 2. Kami mencatat di atas bahwa chain ini mengorbankan komponen keamanan dari trilema blockchain sampai tingkat tertentu dengan memindahkan beberapa elemen dari memproses transaksi ke off-chain. Pada saat yang sama, chain Lapisan 2 telah aktif dalam mengadopsi bukti ZK, termasuk model yang sangat aman seperti ZK-SNARK dan ZK-STARK, untuk memitigasi risiko keamanan. Dan dengan kebangkitan lingkungan penyatuan untuk chain Lapisan 2, seperti AggLayer dan Superchain Optimism, jaringan Lapisan 2 ini semakin memperkuat profil keamanan mereka.

Memilih mekanisme konsensus yang tepat

Tabel di bawah ini membandingkan algoritma konsensus utama serta kekuatan dan kasus penggunaan utamanya.

Kesimpulan

Algoritma konsensus adalah tulang punggung Jaringan Blockchain. Mereka sangat penting dalam memastikan bahwa Semua Partisipan menyetujui versi buku besar tunggal yang tidak dapat diubah. Meskipun keseluruhan proses melibatkan pemilihan pengusul blok dan memvalidasi blok di seluruh Jaringan, metode pemilihan pengusul tertentulah yang benar-benar membedakan algoritma ini.

Seiring Waktu, menjadi jelas bahwa algoritma konsensus dasar tidak dapat sepenuhnya menyelesaikan Trilema Blockchain. Untuk mengatasi masalah tersebut, peningkatan pada model konsensus inti — seperti PoH dan bukti ZK — telah diperkenalkan dalam beberapa tahun terakhir.

Saat ini, mengevaluasi desain algoritma konsensus lebih dari sekadar membandingkan keamanan, kecepatan, atau desentralisasi. Interoperabilitas telah muncul sebagai pertimbangan yang semakin penting. Itulah sebabnya banyak platform blockchain modern, terutama di tingkat Lapisan 2, sedang dibangun untuk memastikan komunikasi yang lancar dengan jaringan lain melalui solusi inovatif seperti AggLayer dan Optimism Superchain.

#LearnWithBybit